Baru Dirilis: Gambar Lubang Hitam yang Pertama

Lubang hitam supermasif M87. Pada 40 miliar km, ini adalah tentang ukuran seluruh tata surya kita. Karena lubang hitam ini lebih stabil dan sedikit berubah selama malam hari, lebih mudah ditangkap meskipun jauh lebih jauh daripada lubang hitam sepanjang 25.000 tahun cahaya di pusat galaksi kita sendiri. Gambar oleh EHT dan National Science Foundation.

Gambar di atas sama monumental dan berbobot dengan subjeknya: lubang hitam di pusat galaksi supergiant. Dirilis awal April pagi ini oleh European Southern Observatory, ini adalah pertama kalinya kami melihat lubang hitam. Transfixing dan mulia, dicintai dan diantisipasi, gambar merupakan batu loncatan lain dalam pemahaman kita tentang kosmos. Ini adalah bukti kecerdikan manusia dan tempat yang penuh teka-teki dan menyihir yang merupakan alam semesta kita. Foto itu sendiri adalah hasil kerja para ilmuwan yang berbeda dari seluruh dunia, data yang dibutuhkan mengalir ke observatorium radio di dinginnya Antartica, dataran gurun yang membentang abadi, dan bahkan ke puncak gunung berapi yang telah punah di pulau-pulau paradisiak di tengah-tengah bergulirnya laut. Pada miliaran kali massa matahari kita, gambar menunjukkan lubang hitam supermasif dan subjek yang tangguh. Fotonya? Sama luar biasa.

Perjalanan

Teleskop Event Horizon sebenarnya memotret dua lubang hitam - Sagitarius A * yang disebutkan di atas, dan satu lubang hitam lain di pusat galaksi Messier 87 yang supergiant. Keduanya sangat kontras satu sama lain. Lubang hitam di pusat galaksi kita tenang dan tenang, hanya menelan beberapa bintang dan menyimpan cakram akresi redup. Lubang hitam dari Messier 87 jauh lebih riuh dari itu; ia meletus dalam semburan partikel subatom yang cepat yang membentang selama ribuan tahun cahaya dan lubang itu sendiri berbobot miliaran kali massa matahari kita. Namun terlepas dari ukurannya, menangkap gambar dari dua lubang hitam ini tidak mudah. Ini karena dari tempat ia berada 25.000 tahun cahaya, bahkan Sagitarius A * yang relatif dekat membuat bayangan lebih dari 37 juta kali lebih kecil daripada bulan purnama. Dibutuhkan kolaborasi antara 8 observatorium radio - pada dasarnya menciptakan teleskop seukuran Bumi - untuk mengumpulkan data yang cukup untuk memberi kita gambar yang kita miliki saat ini. Sementara gambar lubang hitam M87 telah dipecahkan dan dilepaskan, Sagittarius A * yang lebih dekat lebih sulit ditangkap tepatnya karena sangat redup. Para ilmuwan saat ini sedang berupaya menganalisis data dari Sagitarius A *. Data dari kedua lubang hitam ini ditangkap selama 9 hari pada bulan April 2017.

Tetapi sementara data diperoleh dalam 9 hari, butuh 2 tahun untuk memprosesnya, memeriksa kesalahan, dan menggabungkannya menjadi gambar.

Teleskop dilatih di Sagitarius A * dan memanfaatkan jam atom untuk menyinkronkan gambar parsial mereka. Gas yang dipanaskan dan debu yang mengelilingi lubang hitam membuatnya menjadi objek yang cukup terang - tidak dalam panjang gelombang yang terlihat oleh mata kita tetapi dalam gelombang radio, sinar-x, dan dalam inframerah. Teknologi inframerah juga memungkinkan para ilmuwan untuk melihat bintang di pusat Bima Sakti. Ini adalah titik menarik pertama dalam merinci Sagitarius A *. Dalam mengamati orbit bintang-bintang ini, para peneliti menemukan bahwa bintang-bintang itu bergerak dengan kecepatan 3 juta mil (hampir 5 juta km) per jam, menunjukkan bahwa ada massa sekitar 4 juta kali massa matahari yang ada di area ruang yang sangat kecil. . Persis apa yang mereka harapkan dari lubang hitam supermasif yang diprediksi ada di jantung Bima Sakti.

Visualisasi dari orbit bintang di pusat galaksi. Pengamatan mayat-mayat ini dilakukan dari 1995 hingga 2012 oleh teleskop W. M. Keck. Gambar oleh U. dari Illinois NCSA Advanced Visualization Laboratory.

Begitu cahaya menabrak teleskop di observatorium, data disimpan di hard disk yang kemudian harus ditransfer melalui pesawat. Ini adalah salah satu keterlambatan utama dalam merilis gambar lubang hitam (mereka diharapkan akan dirilis akhir tahun lalu). Dengan lokasi yang jauh seperti kutub selatan, perjalanan udara yang terbatas dan kondisi yang intens menyebabkan beberapa komplikasi dalam pengangkutan data. Rotasi bumi juga harus diperhitungkan dengan pergerakan alami planet ini yang menghasilkan semacam blur. Inilah sebabnya mengapa jam atom, yang mengambil pengukuran waktu setepat mungkin, digunakan untuk menyinkronkan teleskop dan memberi kita hasil yang lebih jelas. Sementara gambar saat ini mungkin masih tampak buram, beberapa algoritma mungkin membuat gambar lebih tajam di masa depan. Menurut Shep Doeleman, seorang astronom dari Universitas Harvard yang bekerja pada proyek tersebut, frekuensi yang lebih tinggi dapat menghasilkan resolusi sudut yang lebih tinggi.

Tetapi karena lubang hitam adalah sumur tempat tidak ada cahaya yang bisa lepas, apa yang kita lihat sebenarnya adalah horizon peristiwa dan materi - gas, debu, dan cahaya - yang mengorbit lubang hitam sebelum dikonsumsi secara tak terhindarkan. Maka, yang terbaik yang kami miliki adalah siluet lubang ini saat ia memakan disket akresi. Disk akresi adalah materi jutaan derajat panas, berputar hampir dengan kecepatan cahaya dan mengungkapkan lokasi lubang hitam dengan memancarkan radiasi elektromagnetik. Materi apa pun dari disk yang tidak dikonsumsi dapat dipaksa keluar dalam jet. Siluet cahaya ini, seperti halnya lubang hitam itu sendiri, diprediksi oleh teori relativitas umum. Namun, sejauh ini mungkin tampak validasi lain untuk relativitas, lubang hitam dengan titik-titik kepadatan tak terbatas (singularitas) juga merupakan tempat di mana teori itu rusak.

Terus mengamati monster ruang ini adalah harta karun potensial: mereka dapat lebih jauh mengkonfirmasi atau mengecilkan kita dari teori relativitas, mungkin mengirim kita ke jalan yang berbeda. Mereka mengungkapkan geometri ruangwaktu dan, sebagai aspek fundamental dari alam, dapat menuntun kita untuk lebih memahami awal dari alam semesta kita (atau akhirnya). Telah lama berspekulasi bahwa mengintip ke dalam lubang hitam dapat membantu kita dalam upaya kita untuk mendamaikan mekanika kuantum dan relativitas umum, akhirnya menyatukan keempat kekuatan alam semesta.

Simulasi lubang hitam, seperti ini dari HOTAKA SHIOKAWA / CFA / HARVARD sangat dekat dengan apa yang sebenarnya ditangkap. Para ilmuwan merespons dengan perasaan takjub dan menggambarkan pertama kali melihat gambar lubang hitam sebagai sesuatu yang

Karena semua potensi ini dan lebih dari itu, Event Horizon Telescope terus mengamati dan menangkap data pada tahun 2018, dengan data ini saat ini sedang dianalisis. Teleskop baru di Greenland, Arizona, dan Prancis akan berkontribusi pada pengetahuan kita tentang Sagitarius A * dan lubang hitam lainnya di sekitar alam semesta kita.

Pemahaman kita tentang fenomena ini telah datang jauh. Sementara istilah "lubang hitam" diciptakan pada 1960-an di New York, lubang hitam pertama kali dianggap sebagai "bintang gelap" ketika mereka muncul dari eksperimen pikiran pada 1700-an. Secara ilmiah mereka menandai tempat mereka seabad yang lalu ketika mereka diprediksi oleh Einstein. Yang pertama diketahui dalam sebuah penemuan pada tahun 1971 dan hari ini, pada tahun 2019, kita melihat satu foto ketika berdetak - atau lebih tepatnya berputar - sebagai jantung dari galaksi yang selalu ingin tahu.

Saluran Smithsonian akan tayang perdana satu jam dokumenter tentang penemuan ini Jumat, 12 April.

Artikel ini akan diperbarui ketika lebih banyak informasi dirilis.